Розробка дискретно-безперервної математичної моделі ударного пристрою з параметрами впливу на характеристики ударного імпульсу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.290029Ключові слова:
ударний пристрій, дискретно-безперервна модель, сила співудару, крайові умови, дисипативний опірАнотація
Наведено дослідження моделі дискретно-безперервного типу ударного пристрою в фазі передачі енергії при співударі бойка та інструменту. Пристрій застосовується для руйнування гірських порід, у будівельній техніці, та у нафтовидобувній промисловості. В математичній моделі інструмент представлений стержнем змінного профілю, а бойок – дискретним елементом із зведеною масою. Ударна взаємодія моделюється наявністю жорстких та дисипативних зв’язків. Рух взаємодіючих елементів ударного пристрою описується системою диференціальних рівнянь, пов'язаних крайовими та початковими умовами. Модель дозволяє визначити параметри впливу на характеристику ударного імпульсу при змінному опорі робочого середовища. Сила співудару дискретного елементу та контактного торця стержня представлена у вигляді степеневої залежності від різниці переміщень контактуючих елементів. Для вирішення початково-крайової задачі застосовано метод скінченних різниць. Параметри різницевої схеми визначались за допомогою модельних задач і склали: крок за часом (1, ..., 5)·10-5 s; крок за довжиною – (0.1...0.3) від довжини інструменту, а для змішаної схеми – в межах 0,5...0,8. Встановлено, що час співудару бойка та інструменту, в залежності від коефіцієнта жорсткості, становив 200...300 μs. При величині навантаження силою до 90 кН в часовому діапазоні 0... 4 ms, нормальні напруження в перерізах інструменту в різні моменти часу склали 200…250 MПa. Комбінація дискретного та неперервного елементів спрощують розрахункову схему та дозволяють визначити розподіл силових характеристик в поперечних перетинах інструменту, силу і час співудару, вплив робочого середовища на ці параметри. Розроблена модель може бути використана при проєктуванні ударних пристроїв та оптимізації їх параметрів.
Посилання
- Xu, Q., Huang, Y. Y., Tian, X. Y. (2010). Present situation and development trends of hydraulic impactors research. Constraction Machinery and Equipment, 6, 47–62.
- Batako, A. D., Babitsky, V. I., Halliwell, N. A. (2004). Modelling of vibro-impact penetration of self-exciting percussive-rotary drill bit. Journal of Sound and Vibration, 271 (1-2), 209–225. doi: https://doi.org/10.1016/s0022-460x(03)00642-4
- Neyman, V., Neyman, L. (2017). Dynamical model the synchronous impact electromagnetic drive mechatronic modul. 12 International forum on strategic technology, 1, 188–193.
- Yu Neyman, V., Markov, A. V. (2018). Linear electromagnetic drive of impact machines with retaining striker. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 194, 062023. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/194/6/062023
- Yang, G., Fang, J. (2012). Structure Parameters Optimization Analysis of Hydraulic Hammer System. Modern Mechanical Engineering, 2 (4), 137–142. doi: https://doi.org/10.4236/mme.2012.24018
- Slidenko, V. M., Shevchuk, S. P., Zamaraieva, O. V., Listovshchyk, L. K. (2013). Adaptyvne funktsionuvannia impulsnykh vykonavchykh orhaniv hirnychykh mashyn. Kyiv: NTUU ”KPI”, 180.
- Zhukov, I. A., Molchanov, V. V. (2014). Rational Designing Two-Stage Anvil Block of Impact Mechanisms. Advanced Materials Research, 1040, 699–702. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.1040.699
- Zhukov, I. A., Dvornikov, L. T., Nikitenko, S. M. (2016). About creation of machines for rock destruction with formation of apertures of various cross-sections. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 124, 012171. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/124/1/012171
- Zhukov, I., Repin, A., Timofeev, E. (2018). Automated calculation and analysis of impacts generated in mining machine by anvil blocks of complex geometry. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 134, 012071. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/134/1/012071
- Slidenko, A. M., Slidenko, V. M., Valyukhov, S. G. (2021). Discrete-continuous three-element model of impact device. Journal of Physics: Conference Series, 2131 (3), 032091. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/3/032091
- Slidenko, A. M., Slidenko, V. M. (2019). Numerical research method of an impact device model. Journal of Physics: Conference Series, 1203, 012086. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1203/1/012086
- Vasylenko, M., Oleksiichuk, O. (2004). Teoriia kolyvan i stiikosti rukhu. Kyiv: Vyshcha shkola, 525.
- Samarskii, A. (2001). The Theory of Difference Schemes. Boca Raton: CRC Press, 786. doi: https://doi.org/10.1201/9780203908518
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Viktor Slidenko, Oleksandr Slidenko, Liubov Marchuk, Viacheslav But
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
